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Questão do Dia: Como a gravidade do Sol é forte o suficiente para manter em órbita planetas distantes, como Júpiter e Saturno, mas não forte o suficiente para engolir Mercúrio?

terça-feira, 27 de maio de 2014.

P&R: Dinâmica Orbital

P: Como a gravidade do Sol é forte o suficiente para manter em órbita planetas distantes, como Júpiter e Saturno, mas não forte o suficiente para engolir Mercúrio? 

R: Para entender isso, precisamos primeiro entender como funcionam as órbitas. O famoso cientista Isaac Newton pensou no exemplo de um canhão que descreve isso muito bem:

Imagine um canhão no topo de uma montanha muito alta. Se você atirar a bola de canhão com uma velocidade normal (A), ela vai viajar um pouco e, eventualmente, cair de volta para a Terra. 

Se você atirar a mesma bala com um pouco mais de potência (B), a bola vai viajar um pouco mais do que a anterior, antes de voltar para a Terra. 

Se você atirar uma bala de canhão com a força suficiente, algo mágico acontece; a bala viaja tão rápido que a Terra literalmente se "curva" e a bola nunca toca o solo (C e D). 

Finalmente, se você atirar uma bala de canhão com uma potência muito maior que as anteriores (E), ela escapa da gravidade da Terra por completo e se dirige diretamente para o espaço exterior. 

Seguindo com o exemplo da Terra, para que um satélite se mantenha em uma órbita estável, este deve cair na mesma taxa em que a Terra se curva na frente dele. Este mesmo princípio é o que mantém os planetas em órbita. Quanto mais próximo de um objeto, mais rápido ele deve se mover para manter sua órbita, do mesmo modo, quanto mais longe ele está, mais lento ele se move. 

 Vamos usar Mercúrio e Netuno como exemplos: 

Mercúrio tem um período orbital de cerca de 88 dias (ou seja, um ano em Mercúrio é igual a cerca de 88 dias terrestres) e Mercúrio orbita o Sol a uma distância de cerca de 0,39 UA (60 milhões de milhas). Para manter esta órbita, Mercúrio deve ter uma velocidade orbital (a velocidade com que se desloca em torno do Sol) de cerca de 47,8 quilômetros por segundo. 
Órbita de Mercúrio
Por outro lado, Netuno tem um período orbital de 164,79 anos terrestres (aproximadamente 60.000 dias terrestres, 682 vezes maior do que o período orbital de Mercúrio - 682 anos de Mercúrio) e orbita o Sol a uma distância de cerca de 30 U.A. (cerca de 4,5 bilhões quilômetros, ou seja, 75 vezes mais longe do que Mercúrio). Para manter essa órbita, Netuno deve ter uma velocidade orbital de 5,43 quilômetros por segundo (ou seja, 11 vezes mais lenta do que a velocidade orbital de Mercúrio). 
Órbita de Netuno
Claro que se Mercúrio orbitasse o Sol a uma velocidade semelhante a de Netuno, cairia em direção ao Sol; e se Netuno orbitasse o Sol a uma velocidade semelhante a de Mercúrio, ele sairia em disparado para o espaço exterior. 

Mecânica orbital é um equilíbrio entre a distância orbital e a velocidade orbital. 

Créditos a: por Joshua Filmer / Featured image Brooks/ Cole - Thomson

2 Comentários:

Lucas Felipe disse...

O q mantêm os planetas orbitando o Sol é o campo magnético gerado pela estrela, certo? E quanto mais próximo o planeta estiver, mais intensa é a foça magnética e mais rápida é a velocidade?

As Maravilhas do Céu Estrelado disse...

Errado. O que mantém os planetas orbitando o Sol é o campos GRAVITACIONAL gerado pela estrela, e não o eletromagnético. E quanto mais próximo do Sol o planeta estiver, mais intensa é a força gravitacional, e mais rápida é a sua velocidade orbital. Assim, não devemos confundir a Gravidade, que gera forças gravitacionais que atuam em longas distâncias, com o Eletromagnetismo, que gera forças eletromagnéticas, que atuam em distâncias muito pequenas. Esta confusão é comum, pois em nossa língua usamos a palavra magnetismo no sentido popular para nos referirmos à coisas ou pessoas que nos atraem. Daí acreditarmos que os corpos celestes se atraem pelo magnetismo. Mas a força que mais atrai no Universo, e inclusive permite a sua existência, é a Gravitacional, de Gravidade. Fica aqui uma curiosidade: o magnetismo nunca se manifesta sem a eletricidade. Assim não há na natureza apenas o magnetismo, mas sempre o eletromagnetismo. A explicação é simples: o magnetismo surge de uma atividade elétrica, como se fossem causa e efeito.

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